ciclo dual

TERMODINÁMICA

Térmicas III

Este material de autoestudio fue creado en el año 2005 para la asignatura Térmica III del programa Ingeniería
Electromecánica y ha sido autorizada su publicación por el (los) autor (es), en el Banco de Objetos Institucional de
la Universidad Pedagógica y Tecnológica de Colombia.

Hugo Eliecer Salcedo Vera - morichal51@yahoo.com

TERMICAS III
PROGRAMAUNIDAD 1
Ciclos:
•
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Ciclo de Carnot
Ciclo Otto
Ciclo Diesel
Ciclo Dual
Ciclo Ericsson
Ciclo invertido para refrigeración y calefacción

UNIDAD 2
Generación de energía a partir de gases:
•
•
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Ciclo Joule o Brayton
Diversas formas del ciclo para uso con turbinas de gas
Calentamiento intermedio
Refrigeración intermedia

UNIDAD 3
Generación de energía a partirdel vapor:
•
•
•

Ciclo Ranking
Ciclo Ranking con recalentamiento intermedio
Ciclo Ranking con regeneración de una o varias etapas

UNIDAD 4
Rendimientos:
•
•
•
•

Rendimiento térmico
Rendimiento de máquina o de motor
Rendimiento mecánico
Diagrama del indicador

UNIDAD 5
Turbinas:
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•
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Principio de la turbina
Ecuación de continuidad
Teorema deltransporte de Reynolds
Ecuación de cantidad de movimiento
Ecuación de momento cinético
Ecuación de energía
Toberas
Turbinas de acción
Diagramas de velocidad
Turbinas de expansión de curtis
Turbinas de reacción

UNIDAD 6
•
•
•
•
•

Bombas
Compresores
Calderas
Propulsión a chorro
Cohetes

Bibliografía:
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Termodinámica:
Termodinámica:
Termodinámica:Termodinámica teórica:
Centrales de vapor:
Calderas:
Steam:

Virgil M. Faires
Reynolds – Perkins
Van Wylen
R. Vichievsley
Gaffert
G. Pull
Backock – Wilcox

CICLO DE CARNOT
Formados por dos procesos a temperatura constante o isotérmicos y dos procesos
a entropía constante o isentrópicos.

Procesos:

a-b
c–d

Son procesos isotérmicos donde:
T= Cte.
Ta = Tb
Procesos:

Tc = Td

t = 0 dt = 0

b-c
d-a

Son procesos isentrópicos donde:
S = Cte.

s = 0 ds = 0

QA

sb = sc sd = sa

QA= Calor añadido = Área bajo la curva del proceso a –b
QA = Área e, a, b, f.

QA = ( Sb − Sa ) Ta

[ Kcal / Kgr ] ó [ Btu / lb]

QR = Calor rechazado = Área bajo la curva del proceso c-d
QR = Área e, d, c, f

QR = ( Sd − Sc ) Tb = − ( Sc − Sd ) Tb
W = ΣQ = QA + QRW = ( Sb − Sa ) Ta − ( Sc − Sd ) Td

W = ( S B − Sa )(Ta − Td ) = ∆s * ∆T

e = Rendimiento térmico
e =Trabajo obtenido / Energía cargable
e=

W ( Sb − S a )(Ta − Td )
=
QA
( Sb − S a )Ta
T −T
T
e = a d = 1− d
Ta
Ta

Gas ideal:
Proceso a-b:

T = cte
PV = mRT
PV/m = RT

PV = cte
Ecuación de estado
Pv = RT = cte

Procesos b-c y d-a a S= cte
PVk= cte

dW=PdVentonces:
W=

PV=mRT
P1V1=mRT1
P1V1=P2V2

Donde: K=CP/CV

2
1

2

2

2

C
dv
v
dW = Pdv =
dv = C
= C ln 2
v
v
v1
1
1
1
v
W = mRT1 ln 2
v1

P2V2=mRT2
Entonces:

T2=T1
V2/V1=P1/P2
V
P
W = PV1 ln 2 = PV1 ln 1
1
1
V1
P2
V
P
W = mRT2 ln 2 = PV2 ln 1
[Kg-m, lb-ft, N-m]
2
V1
P2
Para el caso:
V
P
Wa −b = wRTa ln b = PaVa ln a
Va
Pb

2

W1− 2

2C
= K dv = C v − K dv =
v
1
1

1

W1− 2 = dW = Pdv

Entonces:

2

2

1

dW1− 2 = Pdv

Cv − K +1
− K +1

2

1

C
W1− 2 =
v21− K − v11− K
1− K
1
W1− 2 =
P2 v2 k v21− K − Pv1k v11− K
1
1− K
1
W1− 2 =
[ P2v2 − Pv1 ]
1
1− K
P v − Pv
W1− 2 = 2 2 1 1
1− K
Pv1 − P2 v2
W1− 2 = 1
K −1
Para T= cte y gas ideal, Pv = cte, Pdv + vdP = 0
Entonces:
Pdv = -vdP
21

2

Pdv = − vdP

U=0

1

H=0

1
Pdv
j
1
Q = ∆H −
vdP
j

T=0

Q = ∆U +

Pv = cte

Pv1 = P2 v2
1

1
Pdv
j
1
Q=−
vdP
j
Q=

v2 P
= 1
v1 P2

Pv = mRT

2

Pdv = Pv1 ln
1

1

QA =

a-b:
QA =

v2
P
P
= P2 v2 ln 1 = mRT1 ln 1 [Kcal, Btu, Joule, Kg-m, lb-ft, N-m]
v1
P2
P2

2

1
Pdv
j1
Pa va vb Pb vb Pa mRTa Pa
ln =
ln =
ln
j...